Introduction 1 - Présentation du principe des cartes de contrôle 2 - Les différentes cartes de contrôles 3 - Illustration par exemples Conclusion

Introduction

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Origine des cartes de contrôle

C'est l'ingénieur Shewhart qui développa en 1925 le principe des cartes de contrôle appliqué à des caractéristiques mesurables.

Ses recherches, menées aux «Bell Laboratoires», le conduisirent à définir les limites de contrôle. Les cartes de contrôle sont utilisées depuis de nombreuses années aux Etats-Unis et en Europe, et cela parce qu'au-delà d'un simple outil de contrôle, leur utilisation apporte des avantages significatifs à la performance des entreprises.

Les cartes de contrôle outils d'amélioration continue

La qualité s’inscrit nécessairement dans le cadre d'un processus d'amélioration conti­nue, nous devons donc inscrire notre analyse statistique dans le temps.

Il est communément admis que pour améliorer une fonction quelle qu’elle soit, il est d'abord nécessaire de la stabiliser. Il en est de même pour l'amélioration des procédés de fabrication et ceci quel que soit leur niveau d'automatisation.

La qualité de la production d'un procédé repose avant tout sur la capacité du pilote à stabiliser son procédé. Pour cela il doit disposer d'un outil lui permettant de faire clairement la distinction entre un état stable et un état instable : tel est le rôle des cartes de contrôle.

Avant de stabiliser un procédé, il est important de savoir identifier les causes qui créent les variations dans sa production.

La bonne utilisation de cet outil repose sur la capacité à collecter une information pertinente, à interpréter correctement les situations mises en évidence par la carte, et à respecter des règles de mise en œuvre.

1 - Présentation du principe des cartes de contrôle

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1.1 - Définition

Les cartes de contrôle permettent de surveiller la fabrication en s’assurant que les caractères contrôlés restent stables ou conformes aux spécifications, compte tenu d’une certaine variabilité inévitable.

Les cartes de contrôle vérifient et examinent le processus de fabrication.

1.2 - Objectifs

L’objectif est de se débarrasser des causes assignables et de réduire les causes aléatoires.

Tout procédé présente une variabilité naturelle, qui est le résultat des effets cumulés de plusieurs petites causes incontrôlables.

Ces causes sont liées à la combinaison de 5 facteurs composant un procédé de fabrication (Machines, Méthodes, Matières, Main d’œuvre, Milieu).

Ces causes sont appelées causes aléatoires car elles ne sont pas maîtrisables.

Si elles ne sont pas trop nombreuses, la performance du procédé reste acceptable.

Un procédé dont les seules sources de variation sont des causes aléatoires est un procédé stable et prévisible. On dit que le procédé est en état de contrôle statistique. Les causes aléatoires ne peuvent pas être totalement éliminées.

Il existe d’autres sources de variation d’un procédé. Cette dispersion exceptionnelle est due à 4 grands types de causes :

• Mauvais fonctionnement des machines
• Erreur d’un opérateur
• Non conformité de la matière
• Modification exceptionnelle de l’environnement

Les variations dues à ces causes accidentelles sont plus importantes que celles dues aux causes aléatoires, et rendent souvent la performance du procédé inacceptable.

On appelle ces causes les causes assignables. Elles doivent être éliminées dans le cadre du fonctionnement normal du procédé.

L’objectif des cartes de contrôle et de permettre de repérer les causes assignables le plus rapidement possible afin de les éliminer au plus vite et d’éviter qu’un trop grand nombre de pièces non conformes ne soient produites.

Deming a identifié 17 types de causes aléatoires :

• Mauvaises conception du produit ou service
• Maintien des barrières qui privent l’ouvrier du droit de faire du bon travail et d’en être fier
  
• Mauvaise formation et mauvais encadrement
• Inaptitude à mesurer les effets des causes communes et à les réduire
• Inaptitude à donner aux ouvriers des informations statistiques afin de leur indiquer comment améliorer leur performance et l’uniformité du produit
• Pièces et matériaux inadaptés au but recherché
• Pocédures inadaptées aux exigences
• Machines en mauvais état
• Machines non conformes aux exigences
• Mauvais réglages
• Mauvais éclairage
• Vibrations
• Humidité incompatible avec le processus
• Mélange de produits de plusieurs lignes de production
• Conditions de travail inconfortables
• Après avoir donné la priorité à la qualité, la Direction donne la priorité à la qualité, mais sans savoir comment l’obtenir
• Inaptitude du management à résoudre le problème causé par une source d’approvisionnement défectueuse

Il est de la responsabilité des managers, avec l’aide des opérateurs, de rechercher ces causes aléatoires pour les éliminer.

2 - Les différentes cartes de contrôle

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Une carte de contrôle est un graphique représentant des images successives de la production, prises à une certaine « fréquence de prélèvement ». Le contrôle est réalisé à partir d’échantillons que l’on prélève sur la production. On reporte sur le ou les graphiques de la carte les différents calculs effectués sur les échantillons.

Il existe deux types d’échantillonnages :

• Pour la première méthode , il s’agit de prélever des pièces produites au même moment ou à un laps de temps très proche.

Par exemple si la taille de l’échantillon est de 5, l’opérateur ou le pilote du procédé isolera les 5 dernières pièces produites à un intervalle de temps régulier.

Ce mode d’échantillonnage est utilisé quand l’objectif premier des cartes de contrôle est de détecter des changements dans le procédé.

Cette méthode est la plus utilisée pour suivre l’évolution d’un procédé dans le temps et surtout pour contrôler la stabilité de fonctionnement d’une machine.

• La deuxième approche consiste à prélever un échantillon représentatifde toute la production depuis le dernier prélèvement. Chaque échantillon est un échantillon aléatoire au sein de la production réalisée depuis le dernier prélèvement.

Dans ce cas l’échantillon est le plus souvent prélevé par un inspecteur du service contrôle qui choisit aléatoirement un nombre de pièces déterminé au sein de la production réalisée depuis son dernier passage. Cette méthode est utilisée quand l’une des finalités de la carte de contrôle est de faciliterla prise de décision sur l’acceptation de la production.

Ces deux types d’échantillonnages permettent de mettre en place les cartes de contrôle. Il y a néanmoins des exigences préalables à respecter avant la mise en œuvre de celles-ci :

• Etablir un environnement approprié à l’action
• Définir le procédé
• Déterminer les caractéristiques à contrôler
• Définir le système de mesure
• Eliminer les causes évidentes de variation

Une fois ces exigences respectées, la carte de contrôle est normalement bien utilisée et permet l’amélioration de la performance de l’entreprise.

Elle représente pour l’entreprise qui la met en place 6 avantages :

• Une amélioration de la qualité et de la productivité
• Leur utilisation par les opérateurs pour le contrôle d’un procédé
• La promotion de la prévention des défauts
• La stabilisation des procédés
• L’apport d’un langage commun
• La séparation des causes de variation.
  

2.1 - Cartes de contrôle par attributs

Beaucoup de caractéristiques de qualité ne peuvent être mesurées sur une échelle quantitative. Dans ce cas, on ne peut qu’évaluer la conformité ou la non-conformité de chaque pièce produite, et compter le nombre de pièces non conformes.

Les cartes de contrôle qui suivent l’évolution de telles caractéristiques sont appelées des cartes par attributs.

La carte de contrôle par attributs se présente en un seul graphique permettant de suivre la non qualité de la production.

Pour ce type de cartes, les individus sont classés en «bons» ou «mauvais».

L’ efficacité de telles cartes est médiocre car les critères de classification sont subjectifs.

Les cartes de contrôle par attributs sont les premières cartes qui peuvent être implantées dans les ateliers. Elles demandent généralement peu ou pas de travail supplémentaire aux opérateurs. En revanche, elles leurs permettent de découvrir le principe des cartes et d’améliorer rapidement la performance du procédé.

Ces cartes ne sont pas encore de réels outils de maîtrise du procédé car elles utilisent une information à posteriori : le constat des non conformités. Bien qu’étant un outil de détection, la mise en place de ces cartes est le premier pas sur le chemin de l’amélioration continue. Elles n’exigent pas de nouvelles collectes d’informations mais seulement une mise en forme différente de l’information existante. Toutefois, la mise en œuvre de ces cartes présente une difficulté : la définition de la conformité.

2.1.1 - Avantages des cartes de contrôle par attributs :

Elles sont souvent les premières cartes implantées dans les entreprises car elles offrent des avantages facilitant leur mise en œuvre et les rendant immédiatement opérationnelles.

Ainsi, les données nécessaires à l’établissement de ces cartes sont  :

• Pratiquement identifiables pour tout procédé
• Souvent déjà disponibles
• Rapides et simples à obtenir
• Fréquemment utilisées dans les rapports de production
• Efficaces pour définir les zones prioritaires pour les améliorations
• Faciles à comprendre sous forme de carte de contrôle
  

2.1.2 - Inconvénients des cartes de contrôles par attributs

:

La difficulté majeure pour la mise en œuvre des cartes par attributs est l’obtention d’une information objective.

En effet, la mesure de la conformité est le plus souvent le résultat de l’expression d’un jugement. Or ce jugement peut varier d’une personne à l’autre, et pour une même personne varier dans le temps.

2.2 - Cartes de contrôle par variable (aux mesures)

Une carte de contrôle par variable comprend deux graphiques  :

• Un pour suivre la tendance centrale
• L’autre pour suivre la dispersion du procédé

Elles sont utilisées lorsque la caractéristique est une variable mesurable.

Dans ce cas, la variation de la caractéristique est décrite par une mesure de tendance centrale, en général la moyenne, et une mesure de dispersion, l’étendue ou l’écart type.

Les cartes par variable les plus utilisées sont des cartes X et R (Moyenne - Etendue) ou X et S (Moyenne - Ecart type).

La carte de contrôle par variable est un réel outil de prévention. Grâce à elle, les pilotes des procédés ont à leur disposition une visualisation en temps réel de la performance de leur procédé.

Ils reçoivent ainsi une information en retour leur permettant d’adapter leur comportement et ainsi d’améliorer de façon continue la qualité du produit.

L’analyse périodique et continue de l’information chiffrée développe chez le pilote une meilleure connaissance du procédé. Il en résulte des interventions sur la marche du procédé au moment opportun et avec une efficacité accrue.

L’expérience ainsi accumulée favorise des comportements préventifs et réduit le nombre d’actions correctives ou temporaires perturbant le flux de transformation.

Pour la mise en œuvre de ces cartes, certaines exigences doivent être respectées notamment pour adapter le poste de travail.

La carte de contrôle par variable la plus utilisée est la carte suivant l’évolution de la moyenne et de l’étendue d’une caractéristique mesurée sur un échantillon.

Ce type de cartes présente une bonne efficacité.

2.2.1 - Apports des cartes de contrôles par variables

Elles sont utilisées pour plusieurs raisons :

• Leur champs d’application : la majorité des procédés et leur production ont des caractéristiques mesurables. Le champs d’application de la carte par variable est donc très large et adaptable sous différentes formes à des procédés de nature très différentes, de la production en série aux procédés continus.

• La richesse de l’information : une valeur mesurée (le diamètre est de 4,2 mm) apporte plus d’informations qu’un seul contrôle au gabarit (le diamètre est bon). On peut ainsi suivre l’évolution d’une caractéristique dans le temps et avoir une action préventive sans que la dérive ne crée des non conformités.

• Un coût plus faible  : généralement elle est moins coûteuse car l’observation de la conformité et de la non conformité du produit, pour être fiable, exige le contrôle d’un grand nombre de pièces.

La mesure étant effectuée sur un petit nombre de pièces, elle peut généralement être réalisée en temps masqué sans modification importante de la gamme opératoire.

• Une réaction plus rapide  : le nombre de mesures étant faible (on se limite en général à 5 mesures) le temps de réaction pour prendre une mesure corrective ou préventive peut être raccourci.

Ainsi le pilote a un retour d’informations immédiat sur la performance de son procédé et peut donc réagir en temps réel et constater l’impact de la mesure corrective ou préventive qu’il aura prise.

• Enfin, ellefavorise l’amélioration continue : avec des données mesurées, la performance du procédé peut être évaluée et analysée, même si toutes les valeurs sont dans les spécifications du client.

C’est un atout important pour promouvoir une dynamique d’amélioration continue. Le pilote du procédé ne travaille plus uniquement pour faire un produit« bon » au regard des spécifications mais surtout pour réaliser la production la moins dispersée qui soit, compte tenu de la capabilité de son procédé.

Il gère un potentiel qui est la performance du procédé dont il doit maximiser l’impact.

3 - Illustration par un exemple

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Nous prenons l’exemple d’une entreprise qui fabrique des pièces dont les caractéristiques sont les suivantes :

• Le diamètre suit une loi normale dont la moyenne est 100 mm et l’écart type est de 3 mm

Définition : L'écart type mesure la dispersion d'une variable aléatoire autour de son espérance E(X). Il se calcule sous plusieurs formes

Tous les jours on prélève un échantillon aléatoire de 7 pièces.

On mesure les diamètres et on calcule la moyenne et l’étendue par échantillon.

A la fin du mois, on obtient les valeurs pour 20 jours.

On obtient les résultats suivants :

La variable suit une loi normale et on souhaite calculer les limites de contrôle.

On calcule les limites de contrôle à partir de :

• La moyenne des moyennes
• L’étendue moyenne

Pour fixer les limites on utilise le tableau suivant extrait du Manual on Quality Control of Materials (American Society for Testing Materials) :

Le but est donc de  :

• Calculer les limites inférieures et supérieures pour les moyennes et les étendues
• Présenter un graphique avec les résultats obtenus pendant le mois

Ensuite, il faut calculer :

• La limite supérieure des moyennes
• La limite inférieure des moyennes
• La limite supérieure des étendues
• La limite inférieure des étendues

Il faut ensuite tracer les graphiques à l’aide des résultats obtenus :

• Graphique des moyennes

On trace le graphique correspondant aux moyennes de chaque jour, ainsi que les courbes représentant les limites calculées précédemment :

• Limite inférieure des moyennes
• Limite supérieure des moyennes

• Graphique des étendues

On trace le graphique représentant les étendues de chaque jour, ainsi que les courbes des limites des étendues calculées précédemment :

• Limite inférieure des étendues
• Limite supérieure des étendues
  
  

Il faut enfin commenter les résultats obtenus :

Pour cela, on regarde si la courbe représentée reste entre les deux limites, et on commente son évolution.

Si elle dépasse l’une des deux limites il faut en rechercher la cause, et si besoin est, définir des mesures correctives. Le graphique, ainsi que son analyse permet de déterminer si le procédé est sous contrôle ou hors contrôle.

4 - Conclusion

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